一种TT-FC网络中时间触发消息的分组调度方法技术

本发明专利技术公开了一种TT

【技术实现步骤摘要】
一种TT
‑
FC网络中时间触发消息的分组调度方法


[0001]本专利技术属于航空电子
，更为具体地讲，涉及一种TT
‑
FC网络中时间触发消息的分组调度方法。

技术介绍

[0002]随着航空电子系统综合化程度的提高，航电网络吞吐量越来越大、扩展性越来越强，对实时性的要求越来越高。传统航电数据总线传输速率较低、吞吐量较小，无法满足目前的需求。光纤通道(Fibre Channel,FC)具有高速率、高带宽和低延迟的优点，是比较好的航电网络解决方案。但FC的调度算法仍然存在不确定性，无法保证网络中消息实时性的要求。时间触发以太网(Time
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Triggered Ethernet,TTE)在普通以太网基础上加入了时间触发的机制，能让网络中的实时性消息在预定的时间发送、转发和接收，避免消息间的冲突。因此在FC中加入时间触发机制，把实时性消息和非实时性消息隔离开，优先保证实时性消息的发送和接收。在时间触发光纤通道TT
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FC(TimeTriggered
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Fibre Channel)中实时性消息的发送和接收依靠消息调度表。随着实时性消息数量增加和网络规模扩大，求解消息调度表所需要的计算时间呈指数型增长，消耗的资源也越来越多。
[0003]国内有研究者提出了不少关于TTE调度表的生成算法，比如时间触发单调速率调度(TT
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RMS)算法、启发式算法如粒子群(PSO)算法等。TT
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RMS算法先把时间触发消息按照优先级进行排序，优先排布容易冲突的消息；粒子群算法的每个粒子都代表问题的一个可能解，通过粒子内部信息交互和粒子位置的改变慢慢靠向可行解，但粒子群算法随着消息数量增多，计算时间呈指数增长，且容易陷入局部最优，不一定能得到可行解。国外的学者也提出了TTE中的调度表生成算法，比如一种基于可满足性模型理论(SMT)求解器的调度表生成算法，将要求解的线性规划问题输入SMT求解器进行解答，但当消息数量增多时，SMT求解器的计算时间呈指数增长，无法应用于大规模网络。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种TT
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FC网络中时间触发消息的分组调度方法，在给定时间触发(Time
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Triggered,TT)消息的情况下，求出所有消息满足约束条件下第一次无冲突发送的调度数组，最后再根据调度数组生成对应的调度矩阵，从而实现消息的分组调度。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术一种TT
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FC网络中时间触发消息的分组调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006](1)、设置所有时间触发消息无冲突发送的调度数组launchslot，其长度为时间触发消息条数；将所有时间触发消息从1开始随机编号，并将编号按序排放在launchslot中，launchslot中的元素值为每条消息的调度时隙，其初始值全部为
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1；
[0007](2)、读取每条待调度的时间触发消息，提取出每条时间触发消息的周期、发送端口、接收端口以及经过的链路；
[0008](3)、计算所有时间触发消息的周期的最小公倍数LCM和最大公约数GCD；
[0009](4)、以最小公倍数LCM作为一个矩阵周期，以最大公约数GCD作为区间长度，将矩阵周期划分为多个左开右闭的时隙区间；
[0010](5)、为所有的时隙区间设置优先级：按照时隙区间右端点数值从小到大进行排序，右端点数值越小其对应的时隙区间的优先级越高；
[0011](6)、按照优先级顺序依次遍历每个时隙区间，先取优先级最高的时隙区间，记录该时隙区间内所有的时间触发消息并从1开始随机编号，记最后一条时间触发消息的编号为ttNum；
[0012](7)、定义一个消息未调度的数组，记为ttUnset；将编号后的时间触发消息按序存储在数组ttUnset中；
[0013](8)、对数组ttUnset中的每条时间触发消息生成待验证的发送时隙，记为launchslot.temp；其中，第i条时间触发消息对应的launchslot.temp(i)为[1,period(i)]中的随机整数，period(i)为第i条时间触发消息的周期；
[0014](9)、遍历数组ttUnset，对第i条时间触发消息对应的launchslot.temp(i)进行验证，如果满足调度约束条件，则将launchslot中对应消息的元素的值由
‑
1设置为launchslot.temp(i)，同时将第i条时间触发消息从ttUnset数组中移除；如果不满足调度约束条件，则继续遍历下一条时间触发消息；
[0015](10)、判断数组ttUnset是否为空，如果为空，则表示该时隙区间内所有消息都分配成功，然后继续判断所有时隙区间是否均操作完成，如果完成，则获得无冲突发送的调度数组launchslot，进入步骤(11)；否则，返回步骤(6)继续下一个时隙区间的操作；如果不为空，则返回步骤(8)；
[0016](11)、根据调度数组launchslot构造一个行数为链路数、列数为时隙数的调度矩阵A，其中，若第L行第S列的元素为i，代表调度数组launchslot中编号为i的消息在时隙S通过链路L；
[0017](12)、TT
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FC网络按照调度矩阵对每条时间触发消息按照调度时隙进行调度。
[0018]本专利技术的专利技术目的是这样实现的：
[0019]本专利技术一种TT
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FC网络中时间触发消息的分组调度方法，通过读取每条待调度的时间触发消息，提取出每条时间触发消息的周期、发送端口、接收端口以及经过的链路，再计算所有时间触发消息的周期的最小公倍数LCM和最大公约数GCD，并以最小公倍数LCM作为一个矩阵周期，以最大公约数GCD作为区间长度，将矩阵周期划分为多个左开右闭的时隙区间，然后为所有的时隙区间设置优先级，按照优先级顺序依次遍历每个时隙区间中每条消息，并按照设定的约束条件进行验证，当所有消息验证完成后获得无冲突发送的调度数组，最后根据调度数组生成对应的调度矩阵，从而实现消息的分组调度。
[0020]同时，本专利技术一种TT
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FC网络中时间触发消息的分组调度方法还具有以下有益效果：
[0021](1)、将消息进行优先级划分，与采用粒子群算法等未区分优先级的方法相比，优先排布优先级更高的消息，使得时隙分配更为合理，链路中时隙利用率更高，算法在后期收敛速度更快；
[0022](2)、将所有时间触发消息分组，弥补了传统单调速率算法中对消息一条一条排布
计算量大，传统SMT求解器或粒子群算法中对所有消息整体排布时间长、且不容易得到可行结果的缺点，这种优势在消息数量较大时体现；
[0023](3)、与传统方法的结果相比，采用该分组筛选方法进行调度，ET消息的平均延迟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TT
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FC网络中时间触发消息的分组调度方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设置所有时间触发消息无冲突发送的调度数组launchslot，其长度为时间触发消息条数；将所有时间触发消息从1开始随机编号，并将编号按序排放在launchslot中，launchslot中的元素值为每条消息的调度时隙，其初始值全部为
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1；(2)、读取每条待调度的时间触发消息，提取出每条时间触发消息的周期，并根据提取出的发送端口、接收端口得到消息在网络中经过的链路；(3)、计算算所有时间触发消息的周期的最小公倍数LCM和最大公约数GCD；(4)、以最小公倍数LCM作为一个矩阵周期，以最大公约数GCD作为区间长度，将矩阵周期划分为多个左开右闭的时隙区间；(5)、为所有的时隙区间设置优先级：按照时隙区间右端点数值从小到大进行排序，右端点数值越小其对应的时隙区间的优先级越高；(6)、按照优先级顺序依次遍历每个时隙区间，先取优先级最高的时隙区间，记录该时隙区间内所有的时间触发消息并从1开始随机编号，记最后一条时间触发消息的编号为ttNum；(7)、定义一个消息未调度的数组，记为ttUnset；将编号后的时间触发消息按序存储在数组ttUnset中；(8)、对数组ttUnset中的每条时间触发消息生成待验证的发送时隙，记为launchslot.temp；其中，第i条时间触发消息对应的launchslot.temp(i)为[1,period(i)]中的随机整数，period(i)为第i条时间触发消息的周期；(9)、遍历数组ttUnset，对第i条时间触发消息对应的launchslot.temp(i)进行验证，如果满足调度约束条件，则将launchslot中对应消息的元素的值由
‑
1设置为launchslot.temp(i)，同时将第i条时间触发消息从ttUnset数组中移除；如果不满足调度约束条件，则继续遍历下一条时间触发消息；(10)、判断数组ttUnset是否为空，如果为空，则表示该时隙区间内所有消息都分配成功，然后继续判断所有时隙区间是否均操作完成，如果完成，则获得无冲突发送的调度数组launchslot，进入步骤(11)；否则，返回步骤(6)继续下一个时隙区间的操作；如果不为空，则返回步骤(8)；(11)、根据调度数组launchslot构造一个行数为链路数、列数为时隙数的调度矩阵A，其中，若第L行第S列的元素为i，代表调度数组launchslot中编号为i的消息在时隙S通过链路L；(12)、TT
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FC网络按照调度矩阵对每条时间触发消息按照调度时隙进行调度。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭进，许渤，邱昆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：